玉门市巩昌河历史洪水调查分析计算

(甘肃省疏勒河流域水资源管理局双塔灌区管理处，甘肃 酒泉 736100)

1 流域概况

巩昌河发源于祁连山的前山地带，上游流经的昌马洪积扇砾石倾斜平原，由疏勒河散流堆积而成，地面高程1520～1600m，坡降10‰～15‰，砾石遍布，植被稀少，呈半荒漠地貌景观；中下游流经的河西走廊细土平原区，河道较稳定，切割深度一般为1～5m，河床宽度变化大，狭窄处宽40～60m，宽阔处可达200m以上，河漫滩发育，长有茂密杂草及零星灌木，地面高程1450～1520m，坡降3‰～5‰，地势平坦，土壤肥沃，水源丰富，农田广袤，居民点较多。巩昌河流域面积300km2，主河道河长29.85km，干流平均坡降16.50‰，流域均呈长条形状。

由于疏勒河流域是东高西低的地形，加之南北流向的疏勒河昌马总干渠建成后，使其洪水基本向西流动，对玉门市(新市区)不产生影响，因此，玉门市(新市区)的防洪主要考虑巩昌河和前山地带洪积扇上暴雨聚集的洪水对城市的影响。

2 调查河段确定

巩昌河洪水易发，为玉门市山洪灾害重点治理沟道，通过在河道防治区进行走访、勘查，巩昌河穿铁路桥河段断面位置稳定，河道顺直、水流集中、无支流加入，并且有历史洪水位标记，洪痕清晰，能反映历史河道的原貌。按照区域代表性原则和峰量最大原则，选定穿铁路桥河段为此次洪水调查河段，具体位置为东经97°3′42″、北纬40°15′16″。

3 暴雨洪水过程调查

巩昌河历史最大洪水发生在1979年7月29日，洪水调查河段铁路桥墩侧壁上注有“1979.7.29洪水位▽1330.00m”标记。洪水淹没两岸大量农田，312国道被冲毁，少量房屋被淹，居民财产损失严重。1980年河道上游开始修建分水渠和防洪大坝，洪水全部分流，河道基本干涸，2014年河道水流又开始恢复。

4 洪水测量及洪峰流量推算

4.1 断面测量

巩昌河洪水调查河段河道顺直，系细沙河床，无植被，洪水痕迹较明显。断面测量水准点BM海拔高程为1325.00m，计算过程采用假定高程10.00m。中断面、洪痕及纵断面测量结果见图1和图2。

图1 巩昌河洪水调查河段中断面

4.2 糙率及比降

根据河槽、两岸河堤组成等因素，经综合分析此河段糙率值n取0.03，得出比降s为91×10-4。

4.3 洪峰流量

历史洪水洪峰流量计算一般采用曼宁公式，即

式中Q——洪峰流量，m3/s；

R——河道断面水力半径，m；

A——河道过水面积，m2；

s——河道水面比降，‰；

n——河道糙率。

将上述参数带入曼宁公式，巩昌河历史最大洪水1979年7月洪峰流量为110m3/s(见表1)。

表1 巩昌河洪水调查洪峰流量计算成果

5 重现期确定

5.1 经验频率法

根据《玉门市水利志》记载，1967年5月3日，玉门镇发生强降雨，引发洪水。从资料记载看，灾害程度、洪水量级比1979年7月29日发生的暴雨洪水小，故推测1979年洪水为1967年以来发生的最大洪水，调查考证期追溯到1967年。依据洪水调查的资料进行排序，用经验频率计算公式计算，调查期根据以下公式确定：

经验频率

调查期

N=(2015-1967)+1=49

重现期

经计算，历史最大洪水1979年7月洪峰流量110m3/s的重现期为50年。

5.2 经验公式法

利用《甘肃省水文图集》中对应区域内河流的洪峰流量经验公式，计算各个频率下的洪峰流量(见表2)。对照表2可知，巩昌河洪峰流量110m3/s的重现期为超过100年。

表2 巩昌河经验公式法推求的设计洪水频率

5.3 面积比拟法

巩昌河流域概况、下垫面条件与石油河具有相似性，可利用石油河玉门市水文站系列资料同频率面积比拟法推求巩昌河的设计洪峰流量。巩昌河洪水调查断面以上集水面积300km2，石油河玉门市水文站集水面积656km2、洪峰流量248m3/s，具体公式如下：

Q设=(F设/F参)nQ参

式中Q设——设计站洪峰流量,m3/s;

Q参——参证站洪峰流量,m3/s;

F设——设计站流域面积,km2;

F参——参证站流域面积,km2;

n——指数，取n值为1。

用面积比拟法计算巩昌河不同频率洪峰流量成果(见表3)，从表3可以看出，巩昌河历史最大洪水1979年7月洪峰流量110m3/s的重现期为近63年。

表3 巩昌河面积比拟法推求的设计洪水频率

经验频率法、经验公式法、面积比拟法三种计算重现期的方法，有各自的适用性和局限性，计算结果有差异。巩昌河流域面积、流域特性、下垫面条件等与经验公式法适用参数有较大差异，计算结果偏大。经验频率法和面积比拟法计算结果相近。巩昌河历史洪水痕迹印记清晰可靠，洪水发生时间准确，参考1996年《玉门市水利志》文献资料，考证期的推算合理，巩昌河的最大历史洪水重现期计算采用经验频率法计算结果，用面积比拟法进行印证，最后确定巩昌河历史最大洪水1979年7月29日洪峰流量110m3/s的重现期为50年。

6 调查成果的合理性分析

6.1 调查河段及洪水痕迹合理性分析

调查河段经过人工治理，断面规整，河道顺直，河床稳定，无植被。洪水痕迹有历史标记为证，清晰真实，调查人员沿岸边筛选并施测纵断面洪水痕迹，测点空间布局紧凑、合理，且数据的整理、分析计算结果满足精度要求，确定的洪痕水面线与调查河段河底坡降线接近平行，符合一般河流冲淤变化的规律，经分析比降合理，符合比降-2面积法的使用条件。依据《水文调查规范》洪水痕迹可靠程度评定要求，确定此次洪痕测量结果可靠。

6.2 糙率选用合理性分析

巩昌河为细沙河床，通过对河床组成、平均粒径、洪水坡度等因素进行分析，并对比分析断面形态相似的水文站实测糙率值，分析考证历史最大洪水发生时的河道情况，参考《水文测验手册、第一册 野外工作》及《甘肃省天然河道糙率表》，综合分析测验河段糙率n值选定0.03，能反映河道糙率实际情况。

6.3 洪峰流量计算合理性分析

巩昌河历史最大洪水发生年份与邻近河流石油河同时期发生大洪水时间相一致，量级相吻合。

6.4 重现期确定合理性分析

巩昌河重现期确定采用三种方法，经验频率法和面积比拟法计算结果相接近，经验频率法成果是根据实地访问调查，并查阅参考1996年《玉门市水利志》等历史文献资料综合确定的，符合实际情况，因此，此次重现期确定以经验频率法为准，以其他方法进行补充验证。

巩昌河流域特性、下垫面条件与石油河具有相似性，从祁连山暴雨洪水特性来看，气候特点和暴雨时程分布具有相似性，1979年7月29日发生的历史最大洪水与石油河同时期发生的大洪水及造成的灾害情况相一致，因此，巩昌河1979年7月29日洪峰流量110m3/s的历史最大洪水，重现期为50年是合理的。

[1] 滕丽娟.下花园区山洪灾害历史洪水调查结果分析[J].水利建设与管理，2016(5)：59-60.

[2] 甘肃省水文水资源局.甘肃省暴雨洪水调查[R].甘肃:兰州,1988.

[3] 甘肃省酒泉市水利水电勘测设计院.甘肃省玉门市石油河(玉门老市区段)河道治理工程初步设计报告[R].甘肃:酒泉,2009.

[4] 玉门市水务局.甘肃省玉门市易灾地区生态环境综合治理专项规划[Z].甘肃：玉门,2011.